一種單凹槽端蓋式滾珠花鍵副晃動(dòng)量的檢測(cè)方法

摘 要：文章主要是介紹一種單凹槽端蓋式滾珠花鍵副晃動(dòng)量的檢測(cè)方法，通過利用在平臺(tái)上給固定的花鍵軸一軸端施加重力，利用不平衡關(guān)系通過千分表檢測(cè)花鍵軸兩端微小的晃動(dòng)量，并通過實(shí)際操作檢測(cè)證明此方法可精確檢測(cè)出滾珠花鍵副的晃動(dòng)量，并判定是否合格。

關(guān)鍵詞：凹槽；端蓋；滾珠花鍵副；晃動(dòng)量；檢測(cè)方法；SolidWorks

中圖分類號(hào)：TG759 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2014）12-0015-02

1 方法概述

單凹槽端蓋式滾珠花鍵副的軸截面為圓形，花鍵套為端蓋，即無法蘭。花鍵軸的滾道槽經(jīng)精密磨削加工成近似成滾珠直徑的R形。當(dāng)扭矩由花鍵軸施加到花鍵套上或由花鍵套施加到花鍵軸上時(shí)，因?yàn)榛ㄦI副間隙為過盈配合，滾珠便平穩(wěn)、均勻地傳遞扭矩?；ㄦI套與花鍵軸進(jìn)行相對(duì)直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，滾珠在滾道與回流槽之間往復(fù)循環(huán)。滾珠花鍵副可以將旋轉(zhuǎn)方向的間隙控制在零間隙或過盈，可以進(jìn)行高速直線運(yùn)動(dòng)和高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。廣泛地應(yīng)用在各種自動(dòng)化設(shè)備上如：機(jī)器，精密儀器，醫(yī)療儀器及人生產(chǎn)線等等。滾珠花鍵副晃動(dòng)量的大小不僅直接影響其運(yùn)動(dòng)和位置精度，而且若晃動(dòng)量過大，還會(huì)在高速運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生噪音，進(jìn)而影響其使用壽命。因此必須通過一種方法來檢測(cè)滾珠花鍵副的晃動(dòng)量，若晃動(dòng)量過大，必須重新調(diào)整花鍵套內(nèi)滾球的預(yù)緊力，控制花鍵副的間隙。

2 晃動(dòng)及晃動(dòng)量的定義

晃動(dòng)指旋轉(zhuǎn)零件外圓面對(duì)軸心線的徑向跳動(dòng)，即徑向晃動(dòng)，簡稱晃動(dòng)。

晃動(dòng)量就是用來表示相對(duì)于軸心線晃動(dòng)的數(shù)值。

3 檢測(cè)原理

在平臺(tái)上將單凹槽端蓋式滾珠花鍵副中的花鍵套固定并使其處于長度方向的中間位置，并將其作為固定支點(diǎn)放置于水平狀態(tài)，在花鍵軸兩端分別固定表架用千分表檢測(cè)，然后在花鍵軸一末端施加一定的力G，由于不平衡作用花鍵軸施力端下垂，則另一端便會(huì)上翹。那么花鍵軸兩端千分表的讀數(shù)變化值相對(duì)于水平位置的變化值之和就是滾珠花鍵副中的晃動(dòng)量。如圖1所示，晃動(dòng)量△=△a+△b。

4 檢測(cè)工裝的三維實(shí)體造型及裝配

4.1 零部件的三維實(shí)體造型

根據(jù)花鍵副的檢測(cè)方法對(duì)工裝進(jìn)行研究設(shè)計(jì)，定制結(jié)構(gòu)方案，并通過SolidWorks軟件平臺(tái)對(duì)工裝設(shè)的零部件進(jìn)行三維實(shí)體造型。通過建立原點(diǎn)和基準(zhǔn)面，繪制草圖，再進(jìn)行拉伸、切除、旋轉(zhuǎn)、鏡像、掃描、陣列和鉆孔等操作對(duì)零件進(jìn)行三維造型。為了滿足后續(xù)的零部件及測(cè)量要求，對(duì)千分表和重物也進(jìn)行實(shí)體造型。SolidWorks軟件設(shè)計(jì)基本流程如圖2所示。

4.2 檢測(cè)工裝的裝配

各個(gè)零件實(shí)體造型后，對(duì)每個(gè)零件在根據(jù)裝配先后順序進(jìn)行一一裝配。零件裝配是通過定義零件裝配模型之間的裝配約束來實(shí)現(xiàn)，即對(duì)各零件之間建立關(guān)系，并對(duì)其進(jìn)行約束，從而確定各零件在空間的具體關(guān)系位置。相關(guān)零件通過裝配約束就組成部件，部件的裝配同樣是通過它們之間的關(guān)系對(duì)其進(jìn)行約束，確定各部件的位置。同時(shí)通過正確的裝配關(guān)系對(duì)各零部件進(jìn)行干涉檢查，以不斷的完善和優(yōu)化，如圖3所示。

工裝安裝步驟：用螺釘將固定座②固定在平臺(tái)①上，并裝上固定螺釘④和限位螺釘⑤。然后用螺釘將直線導(dǎo)軌⑧與平臺(tái)①固定，再將表架固定塊⑥固定在滑塊⑦上。最后在導(dǎo)軌兩端安裝限位塊③，以防止滑塊脫離導(dǎo)軌，裝配圖如圖3所示。

圖3中導(dǎo)軌和滑塊作用方便直線移動(dòng)千分表架，保證千分表在同一直線。限位塊主要是限制滑塊脫離直線軌道。限位螺釘?shù)奈恢酶鶕?jù)被檢測(cè)滾珠花鍵副的長度設(shè)計(jì)，保證裝入后花鍵套位于固定座的中間。

5 滾珠花鍵副晃動(dòng)量的檢測(cè)

5.1 單凹槽端蓋式滾珠花鍵副

單凹槽端蓋式滾珠花鍵副，如圖4所示。

5.2 滾珠花鍵副晃動(dòng)量的檢測(cè)

①準(zhǔn)備2個(gè)千分表及2個(gè)表架，重物200 g（重量根據(jù)相關(guān)技術(shù)要求確定）。

②把花鍵套裝入到固定座孔內(nèi)，當(dāng)花鍵套一端與限位螺釘接觸后，立即用鎖緊螺釘輕輕鎖緊花鍵套，只要花鍵軸不移動(dòng)即可，不可用力擰緊。移動(dòng)花鍵軸使得花鍵軸伸出固定座兩端距離基本相同。

③把千分表架裝到表架固定板上，再將千分表分別固定到表架，移動(dòng)直線導(dǎo)軌上的滑塊，使得表頭距離花鍵軸兩端大約10 mm位置處。

④把千分表頭調(diào)整到花鍵軸外圓面最高位置，并保持千分表?xiàng)U垂直。

⑤將花鍵軸兩端的千分表大指針調(diào)至“0”刻度位置，然后調(diào)節(jié)表架。假設(shè)允許晃動(dòng)量△≤0.05 mm，則可預(yù)先分別調(diào)整兩端千分表指針讀數(shù)為0.05 mm，那么在施加重力前，千分表的預(yù)先設(shè)置讀數(shù)不能小于0.05 mm，因?yàn)槭┘又亓?，施重端的千分表讀數(shù)會(huì)變小，只要保證施重端的千分表指針讀數(shù)有在允許值內(nèi)有足夠的變化范圍。滾珠花鍵副檢測(cè)前千分表的位置如圖5所示。

⑥在圖5的花鍵軸右末端輕輕掛上重物，在重物的作用下，圖5的花鍵軸右末端下降，千分表的指針讀數(shù)變小，指示值為a，千分表的變化量為△a=0.05-a。而花鍵軸左末端上翹，千分表的指針讀數(shù)變大，指示值為b， 千分表的變化量為△b=b-0.05，如圖6所示。那么滾珠花鍵副的晃動(dòng)量為兩端千分表讀數(shù)變化量之和：△=△a+△b。若檢測(cè)晃動(dòng)量△≤0.05 mm，可以判斷該滾珠花鍵副為合格，若△≥0.05 mm，則為不合格，那么就必須對(duì)花鍵套內(nèi)的滾珠的預(yù)緊力重新調(diào)整，直至合格為止。通過這些步驟可將凹槽式滾珠花鍵軸的晃動(dòng)量檢測(cè)出來。由于使用千分表進(jìn)行檢測(cè)，因此利用這種方法檢測(cè)的晃動(dòng)量可以精確到0.001 mm。

⑦若要連續(xù)檢測(cè)，千分表架和千分表不需要移動(dòng)，只需松開鎖緊螺釘，取下滾珠花鍵副后，并記錄下一次測(cè)量前的2個(gè)千分表讀數(shù)，裝入花鍵軸后按照上述方法和步驟繼續(xù)測(cè)量。

6 結(jié) 語

本文介紹的這種對(duì)單凹槽端蓋式滾珠花鍵副晃動(dòng)量的檢測(cè)方法，通過實(shí)際檢測(cè)表明該方法是正確可行的，對(duì)于其他類型的滾珠花鍵副晃動(dòng)度的檢測(cè)有很重要的借鑒意義。同時(shí)該方法檢測(cè)方法簡單、精確、效率高。

參考文獻(xiàn)：

[1] 劉進(jìn)博，張小虎.攝像測(cè)量在平臺(tái)微小晃動(dòng)量測(cè)量中的應(yīng)用方法研究[J].實(shí)驗(yàn)力學(xué)，2013，（6）.

[2] 趙罘，劉玥，楊曉晉.中文版SolidWorks2012從入門到精通[M].北京：兵器工業(yè)出版社，2011.

[3] 賈小剛，趙曉青.基于SOLIDWORKS的手槍三維造型與虛擬裝配[J].武警工程學(xué)院學(xué)報(bào)，2008，（4）.